[發明專利]低碳合金鋼快速獲得細小鐵素體晶粒的熱處理方法

無效

• 申請號: 201210375204.4
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102851471A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 王能為;李洋;周瑩;馮建偉;方海軍;葉鵬麗
• 申請（專利權）人: 攀枝花學院
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 高蕓;梁鑫

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種利用形變誘導鐵素體相變機理使低碳合金鋼快速獲得細小鐵素體晶粒的熱處理方法。

背景技術

鋼鐵材料對社會現代化建設起著重要作用，新一代鋼鐵材料的基本特征是晶粒超細、高潔凈、高均勻。晶粒的大小直接影響金屬的機械性能，而細化晶粒是提高金屬強度與塑性的唯一方法，細化晶粒的方法很多，其中的方法之一就是形變誘導鐵素體相變（Deformation?Induced?ferrite?transformation，簡稱DIFT）。引起鐵素體相變的本質是變形導致的自由能升高和奧氏體形核地點的增多，因此該理論是奧氏體向鐵素體的組織變化和鐵素體晶粒的細化的結合。影響形變的因素除了應變之外，還包括應變速率、溫度、變形方式等。

傳統對低碳鋼或低碳合金鋼進行細化晶粒的途徑是利用TMCP（ThermoMechanical?ControlProcess即熱機械控制工藝）技術，也就是在熱軋過程中，在控制加熱溫度、軋制溫度和壓下量的控制軋制的基礎上，再實施空冷或控制冷卻及加速冷卻。TMCP工藝周期長，成本高，需要嚴格控制許多工藝參數才能實現。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種操作簡單、成本低廉的使低碳合金鋼快速獲得細小鐵素體晶粒的熱處理方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：低碳合金鋼快速獲得細小鐵素體晶粒的熱處理方法，包括如下步驟：

a、將退火態（即軟態，是在適當的溫度下，讓金屬材料保溫一定的時間，消除金屬內應力，使金屬材料從硬態轉化為軟態）的低碳合金鋼加熱到950～1000℃，保溫20～40分鐘；

b、利用鍛打的方式對步驟a處理后的低碳合金鋼進行熱形變處理，控制壓縮比（試樣的原始高度H_o除以試樣形變后的最終高度H_f:即H_o/H_f）不小于3；

c、將熱形變處理后的低碳合金鋼放置在空氣中靜置30～50秒，然后放到冷卻水中充分冷卻。

其中，上述方法步驟a中低碳合金鋼加熱到950～1000℃后的保溫時間為25～35分鐘。

其中，上述方法步驟b中控制壓縮比在3～4之間。

其中，上述方法步驟c中低碳合金鋼在空氣中進行靜置的時間為35～45秒。

其中，上述方法步驟c中所述冷卻水為流動狀態的冷卻水。

本發明的有益效果是：本發明利用形變誘導鐵素體相變的機理，即熱形變+弛豫（在空氣中靜置）+快速冷卻的工藝可將低碳合金鋼晶粒進行有效的細化，可將退火態粗大的鐵素體+珠光體（F+P）轉化成以鐵素體為主的等軸細小均勻的組織，晶粒小于5μm，既保證低碳合金鋼具有較高的強度，還具有良好的韌性，從而提高其綜合機械性能。本發明利用形變誘導鐵素體相變機理使低碳合金鋼快速獲得細小鐵素體晶粒的熱處理方法操作簡單，設備投資低，生產成本低，具有良好的應用前景，為獲得形變誘導鐵素體相變組織開辟了一條新的途徑。

附圖說明

圖1為本發明形變誘導相變后試樣的橫截面放大500倍的金相顯微組織圖；白色的為均勻等軸的細粒狀鐵素體，深色的為部分珠光體組織。

圖2為退火態試樣的橫截面放大500倍的金相顯微組織圖；白色的為粗大的鐵素體組織，深色的為層片狀珠光體組織。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

本發明低碳合金鋼快速獲得細小鐵素體晶粒的熱處理方法，包括如下步驟：

a、將退火態的低碳合金鋼加熱到950～1000℃，保溫25～35分鐘。

形變誘導鐵素體相變的起始組織是奧氏體態，奧氏體晶界是一種缺陷，可以提供形核驅動力，因此鐵素體的形核地點優先在奧氏體晶界位置，而奧氏體的晶粒尺寸的降低，可使相同應變量下鐵素體的轉變量增加，有利于形變誘導鐵素體的發生，另一方面，奧氏體晶界數量就相應增加，對鐵素體相變就越有利，奧氏體晶粒大小控制的直接影響因素是溫度，為了不讓奧氏體晶粒過于粗大，同時為有利于熱形變，將加熱的溫度控制在950～1000℃，同時保溫25～35分鐘，使奧氏體充分均勻化。

b、利用鍛打的方式對步驟a處理后的低碳合金鋼進行熱形變處理，控制壓縮比在3～4之間。